2488244 Inyector de combustible diésel para motores Scania DC09/DC13/DC16

Cavitación dinámica dentro dun inxector diésel de alto rendemento: unha investigación experimental e CFD （parte 4）

En resumo: 

As imaxes a alta velocidade da cavitación dentro dun orificio de control revelaron un efecto hidráulico pulsatorio non visto en estudos anteriores. Creouse unha gran cavitación baleira ao longo da parede do orificio e unha vez alcanzada a sección cónica, produciuse o recheo augas arriba ao longo do orificio. Cando o recheo chegou á entrada do orificio, produciuse unha transición da estrutura de fluxo, unha gran cavitación do baleiro reformouse e o proceso repetiuse.

O modelado avanzado de turbulencias nas simulacións CFD produciu resultados que son moito máis precisos que os modelos estándar en comparación cos resultados experimentais. 

O CFD coincidiu coa cavitación de gran baleiro pulsando ao longo do orificio e o evento de recheo. 

A frecuencia deste comportamento nos resultados do CFD tamén coincidiu coa do experimento. 

O CFD revelou que a taxa de fluxo tamén era pulsante, relacionada co comportamento da cavitación descrito anteriormente. O feito de que o Cd medio no CFD coincida co medido no experimento deu a confianza de que a pulsación da taxa de fluxo do CFD era precisa. 

O uso de LSM permitiu o desenvolvemento dos modelos LES CFD nun período de tempo manexable. Isto aforrou moito tempo no desenvolvemento dos modelos para compoñentes de tamaño real. 

No caso do inxector real, a frecuencia da cavitación pulsante era demasiado alta para influír no rendemento do motor. A concienciación do fenómeno que ofrece este traballo permitirá evitar os efectos potencialmente adversos nos niveis de deseño futuros.

Referencias
[1] C. Soteriou, M. Smith e R. Andrews, "Cavitation hydraulic flip and atomization in direct injection diesel sprays", en IMechE C465/051/93, 1993.
[2]C. Soteriou, M. Smith e R. Andrews, "Diesel injection - laser light sheet illumination of the development of cavitation in orifices", en IMechE C529/018/98, 1998.
[3]B. Befrui, P. Spiekermann, MA Shost e M.-C. Lai, "VoF-LES Studies of GDi Multi-Hole Nozzle Plume Primary Breakup and Comparison with Imaging Data", en ILASS Europe Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Chania, Grecia, 2013.
[4]RE Bensow, "Simulation of the unsteady cavitation on the Delft Twist11 foil using RANS, DES e LES", en Second International Symposium on Marine Propulsors, Hamburgo, Alemaña, 2011.
[5]C. Egerer, S. Hickel, S. Schmidt e N. Adams, "Analysis of turbulent cavitating flow in a micro channel", en SHF Conference on Hydraulic Machines and Cavitation / Air in Water Pipes, Grenoble, Francia, 2013.
[6]ML Shur, PR Spalart, MK Strelets e AK Travin, "A hybrid RANS-LES approach with delayed-DES and wall-modeled LES capabilities", en International Journal of Heat and Fluid Flow, 2008.
[7] C. Arcoumanis, JM Nouri e RJ Andrews, "Application of Refractive Index Matching to a Diesel Nozzle Internal Flow", no 6th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics, 1992. [8] D. Bush, CCESoteriou , M. Winterbourn e C Daveau, "Investigating hydraulic control components in high performance injectors" en Sistemas de combustible para motores IC, IMechE 2015.